制酸干吸的工藝過程。
(1)干燥塔將凈化后的SO2煙氣給予干燥,干燥后的SO2煙氣進入轉(zhuǎn)化器將其轉(zhuǎn)化為SO3;
(2)因為濃H2SO4有吸收水分這一特性;利用這個原理,干燥塔吸收煙氣中的水分,從而使得干燥循環(huán)槽H2SO4的濃度降低,干燥循環(huán)槽H2SO4的數(shù)量增加、液位升高;
(3)通過干燥循環(huán)槽到中間吸收循環(huán)槽竄酸閥和中間吸收循環(huán)槽到干燥循環(huán)槽竄酸閥,保持干燥循環(huán)槽H2SO4濃度和平衡干燥循環(huán)槽H2SO4液位;若生產(chǎn)93%H2SO4,可將放酸閥打開,將干燥循環(huán)槽中高于循環(huán)槽設定點的H2SO4放入計量槽;若生產(chǎn)98%H2SO4,用干燥循環(huán)槽到中間吸收循環(huán)槽竄酸閥和中間吸收循環(huán)槽到干燥循環(huán)槽竄酸閥,保持中間吸收循環(huán)槽濃度、控制干燥循環(huán)槽液位;
(4)中間吸收循環(huán)槽是將轉(zhuǎn)化器一次轉(zhuǎn)化后的SO3煙氣用濃H2SO4給予吸收;因此,中間吸收循環(huán)槽H2SO4的濃度在逐漸升高,液位同時也在升高;如要保持中間吸收循環(huán)槽H2SO4的濃度,用干燥循環(huán)槽的相對低濃度的H2SO4和給中間吸收循環(huán)槽加水的方法才能使中間吸收循環(huán)槽H2SO4的濃度保持;如果生產(chǎn)98%H2SO4,打開
中間吸收循環(huán)槽放酸閥將中間吸收循環(huán)槽內(nèi)的98%H2SO4放入計量槽,保持中間吸收循環(huán)槽液位,用干燥循環(huán)槽到中間吸收循環(huán)槽竄酸閥和中間吸收循環(huán)槽H2SO4濃度調(diào)節(jié)閥保持濃度;;如果生產(chǎn)93%H2SO4,則用中間吸收循環(huán)槽H2SO4來調(diào)節(jié)干燥循環(huán)槽H2SO4濃度,干燥循環(huán)槽放酸閥保持干燥循環(huán)槽液位;最終吸收循環(huán)槽是將二次轉(zhuǎn)化后的SO3煙氣用濃H2SO4給予吸收;最終吸收循環(huán)槽的液位和濃度是通過最終吸收循環(huán)槽到中間吸收循環(huán)槽竄酸閥和加水閥進行調(diào)節(jié)。如圖所示:
其次,影響制酸干吸生產(chǎn)的外部因素還有很多,例如:(1)焙燒輸送到制酸的SO2含量;(2)干燥塔入口的溫度大??;(3)干燥循環(huán)酸、中間吸收循環(huán)酸的濃度變化、液位變化;(4)干燥循環(huán)槽、中間吸收循環(huán)槽、最終吸收循環(huán)槽的加水管道、竄酸管道和放酸管道的口徑大小相異,各管道流量大小不同;(5)電動調(diào)節(jié)閥響應時間,以及儀表各測量點的反應速度快慢等等。鑒于上述工藝條件和諸多不確定的外部因素,也就是說當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握,或得不到精確的數(shù)學模型時,控制理論的其它技術(shù)難以采用時,系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定,采用PID調(diào)節(jié)是非??尚械?、更能貼近于實際的控制技術(shù)。
目前,控制制酸干吸的調(diào)節(jié)閥有(1)干燥循環(huán)槽放酸閥(93%放酸閥);(2)干燥循環(huán)槽到中間吸收循環(huán)槽竄酸閥;(3)干燥循環(huán)槽H2SO4濃度調(diào)節(jié);(4)中間吸收循環(huán)槽液位調(diào)節(jié)(98%放酸閥);(5)中間循環(huán)槽到干燥循環(huán)槽竄酸閥;(6)中間吸收循環(huán)槽H2SO4濃度調(diào)節(jié);(7)最終吸收循環(huán)槽液位調(diào)節(jié)(最終吸收循環(huán)槽到中間循環(huán)槽竄酸閥);(8)最終吸收循環(huán)槽濃度調(diào)節(jié),而參與控制的監(jiān)測點有(1)干燥循環(huán)槽、中間吸收循環(huán)槽、最終吸收循環(huán)槽液位測量(2)干燥循環(huán)槽、中間吸收循環(huán)槽、最終吸收循環(huán)槽H2SO4濃度測量(3)干燥塔入口溫度測量。由于各個調(diào)節(jié)閥均是單獨針對一個受控對象;但是,就對于整體而言,其它的受控對象因為一個受控對象的變化而變化;
例如:現(xiàn)在因市場需要93%的H2SO4,制酸干吸干燥循環(huán)槽濃度控制在93%~94%之間,干燥循環(huán)槽液位變化控制在1.85m±0.15m之間,中間循環(huán)槽濃度控制在98.4%~98.5%之間,中間循環(huán)槽液位變化控制在1.85m±0.15m之間;當中間循環(huán)槽濃度大于設定點濃度時,此時,干燥循環(huán)槽到中間循環(huán)槽竄酸閥打開(調(diào)節(jié)中間吸收循環(huán)槽濃度),中間吸收循環(huán)槽H2SO4濃度調(diào)節(jié)自動打開;由于干燥循環(huán)槽到中間循環(huán)槽竄酸閥自動打開,中間吸收循環(huán)槽液位開始升高,中間吸收循環(huán)槽到干燥循環(huán)槽竄酸閥自動打開(調(diào)節(jié)中間吸收循環(huán)槽液位),干燥循環(huán)槽液位升高、濃度升高,此時當液位、濃度大于設定值,干燥循環(huán)槽放酸閥和干燥循環(huán)槽H2SO4濃度調(diào)節(jié)閥自動打開;由此可見,各參數(shù)的波動與調(diào)節(jié)閥的動作大小和快慢密切相關(guān),加之外部影響,實際控制難度很大;而且沒有現(xiàn)成的實例給予參照。
現(xiàn)在二期制酸干吸自動配酸系統(tǒng)采用的是PI反向調(diào)節(jié)方式,既反向比例加積分的調(diào)節(jié)方式。對P調(diào)節(jié)而言,輸出與輸入成比例關(guān)系,只要有偏差存在,調(diào)節(jié)器的輸出立刻與偏差成比例的變化,因此比例調(diào)節(jié)的特點就是作用及時迅速。比例作用的大小取決于比例系數(shù)K的大小,K值越大比例作用越強,反之越弱。若K<0系統(tǒng)為反向調(diào)節(jié),若K>0系統(tǒng)為正向調(diào)節(jié),在此系統(tǒng)中采用的是反向調(diào)節(jié)方式。但是單純的比例調(diào)節(jié)方式會使系統(tǒng)出現(xiàn)余差,從而導致系統(tǒng)不穩(wěn)定,為了避免這一現(xiàn)象需加入積分調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)。只要有偏差出現(xiàn),積分作用的輸出就會隨時間不斷變化,直到偏差消除后輸出才會穩(wěn)定,從而消除余差。積分作用輸出變化的快慢與輸入偏差的大小成正比,而與積分時間TI成反比。TI越小,積分速度越快,積分作用就越強,反之越弱。對一個自動控制系統(tǒng),如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng),為了消除穩(wěn)態(tài)誤差,在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分,隨著時
間的增加,積分項會增大。這樣,即便誤差很小,積分項也會隨著時間的增加而加大,它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小,直到等于零。因此,比例加積分(PI)控制器,可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。在二期制酸干吸實際PI調(diào)節(jié)過程中,因為前面所提到的外部干擾因素對于工藝的影響,如果做到絕對的穩(wěn)定是不能辦到的;只有在現(xiàn)有的條件下,通過用實際的比對方法尋找到適合于當前工藝生產(chǎn)的最佳點(也就是相對平衡點),得到滿足工藝要求的調(diào)節(jié)方式。
二期制酸干吸自動配酸系統(tǒng)正常投入使用,給予當前工藝系統(tǒng)提供了一種新的生產(chǎn)模式,為生產(chǎn)系統(tǒng)的操作工人提供了安全可靠的工作環(huán)境,降低了現(xiàn)場操作工人的勞動強度;但是,從另一個角度來說,自動化儀表車間維護工的工作量和維護質(zhì)量在明顯的增加,具體表現(xiàn)在(1)要求儀表維護工對于工藝系統(tǒng)要相當?shù)氖煜?,只有充分的了解生產(chǎn)工藝過程,才能將儀表知識與生產(chǎn)工藝相結(jié)合,才能更好更快的判斷故障、處理故障,為生產(chǎn)提供高質(zhì)量的服務;(2)充分了解儀表性能和特點。公司新到員工很多,大多數(shù)是剛從學校畢業(yè)新進廠的年輕員工,自動化儀表車間也是如此,他們對于現(xiàn)場的設備沒有足夠的了解,即使是了解一點,也是大多數(shù)從書本上知道的理論知識。要盡快的融入生產(chǎn)實際當中,就要多學、多問、多實踐,加上進廠時間長的工程技術(shù)人員和老師傅的傳、幫、帶,通過一段時間內(nèi)的技術(shù)培訓和現(xiàn)場實踐,才能做到合格的儀表維護人員;(3)儀表種類多,工作難度大。僅在此控制系統(tǒng)中對于控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響的和參與控制的就有溫度、物位(液位計)測量、濃度分析、電動調(diào)節(jié)系統(tǒng),它的復雜性由此可見一斑;同時,測量的準確與否直接影響到當前的自動配酸的整個過程,因此,儀表人員的維護強度大幅度的增加,工作難度也大幅度的增強。
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